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钎焊陶瓷部件氧化铝的活性钎焊料

发布人:管理员 发布时间:2022-11-09

本文叙述用于钎焊陶瓷部件氧化铝的活性钎焊料,特别是高纯氧化铝。

活性钎焊料是含有至少一种对氧具有亲和力的元素的合金,例如钛。它们侵蚀要钎焊的陶瓷表面的共价或离子键,润湿这些表面,从而与它们在化学和机械上结合。因此,钎焊不需要任何助焊剂。

这些活性钎焊料的一部分,如果它们脆性且难以加工或在凝固条件下无法加工,则可以通过熔融纺丝以薄条的形式生产,然后可以轻松加工,例如冲压或切割。

因此,可以生产成型的主动钎焊箔部件,例如环,将其放置在要钎焊的陶瓷部件之间,然后与后者熔合。

部分熔融和凝固的活性钎焊合金也可以研磨成粉末并以这种形式加工成活性钎焊膏,其也可以引入陶瓷部件之间,例如,以环的形式,随后与这些部件熔合。

当钎焊氧化铝的陶瓷部件,特别是99.9%的氧化铝,即高纯度氧化铝时,根据需要用于电容或电阻陶瓷压力传感器,特别是绝对压力传感器,主动钎焊焊料必须满足几个要求;具体而言,它必须具有以下属性:

烧结氧化铝陶瓷钎焊的温度,即钎焊温度,必须低于1000°C,最好在700°C.至980°C之间。

钎焊接头必须长时间保持高真空密封性,以便在钎焊过程中压力传感器腔室中存在的真空(例如,由钎焊关闭)将保持不变。

在钎焊过程中覆盖的整个温度范围内,活性钎焊合金的热膨胀系数应与氧化铝陶瓷的热膨胀系数相同,以便在从钎焊温度冷却到环境温度时仅产生最小的应力。

两个陶瓷部件之间的钎焊接头的强度必须很高,以至于在拉伸载荷下,断裂不会在接头处导致,而是在相邻的陶瓷中。

主动钎焊料的耐压性必须至少为 2 GPa(=2 吉帕斯卡)。

满足这些要求的活性钎焊料也应可加工成上述活性钎焊膏,因为熔融纺丝工艺(如果适用)需要昂贵且复杂的设备,因此用其生产的活性钎焊箔价格昂贵。

使用活性钎焊料,并非所有上述边界条件都能完全令人满意地满足。特别是,上述要求,即活性钎焊料和氧化铝的热膨胀系数在整个温度范围内应相同。

因此,这是本文的根本问题,有必要寻找与现有技术锆镍钛合金不同的活性钎焊料的组合物。

本文提供了一种用于钎焊氧化铝陶瓷部件的活性钎焊料,其含有最大12重量%的钛,最大8重量%的铍和小于16.5重量%的铁,其余的是锆和可能存在的任何杂质。

一个优选实施方案中,活性钎焊料含有8.6重量%%的钛、4重量%的铍和15.8重量%的铁。

在另一个优选的实施方式中,活性钎焊料含有8.8重量%的钛、2重量%的铍和16.2重量%的铁。

在进一步的优选实施方式中,活性钎焊料含有8.9重量%的钛、1重量%的铍和16.3重量%的铁。

在本发明的又一个优选实施方案中,活性钎焊料含有10重量%的钛和4重量%%的铍,但没有铁。

在氧气气氛中,活性钎焊合金的熔化,冷却和未粉碎的碎片开始分解成合金的氢化物粉末(粒径小于300μm的数量级)在100[°]C.和150[°]C.之间,绝对压力约为200kPa(= 200千帕= 2巴)。在磨机中,例如球磨机,这种粉末可以在氢气超压下以很少的能量消耗研磨成所需平均粒径约为10μm的粉末,例如12μm。氢气可以在钎焊过程中的后期去除。

整个粉末生产过程,即加氢、研磨和筛选,在没有大气氧气的情况下进行。研磨、储存和包装在氢气或惰性气体超压下进行,因此空气无法进入。这确保了粉末中的低氧含量,对氧具有高亲和力,因此满足了良好钎焊性能的要求之一。

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